Зертханалық жұмыс «Екі валентті ионның зарядын анықтау». Физика, 10 сынып, дидактикалық материал.

«Екі валентті ионның зарядын анықтау»

Электролиз заңы

Егер бір ионның заряды Ze тең болса, мұндағы е – элементар заряд, ал Z – ионның валенттілігі болып табылады.

Электродқа берілетін заряд шамасы

 q = n∙Z∙e,                                      (1)

мұндағы n – ион саны.

Электродтың массасы

 М = n∙m,                                       (2)

Мұндағы m – бір ионның массасы.

• және (2) формуладан

 М=  ∙q.                                  (3)

Кез келген бір мольді затта бірдей молекула саны бар екенін ескере отырып, (N = N_A,

N_А = 6,023· 10 моль (Авагадро тұрақтысы)) ион массасын келесі формула арқылы анықтаймыз

            m=,                                               (4)

где μ – заттың молярлы массасы.

 (4) теңдеуді (3) теңдеуге қойсақ,

 М =                                      (5)

Мұндағы шамасын

 ,                                          (6)

К – электрохимиялық эквивалент деп атайды. Әр заттың өзінің элекрохимиялық эквиваленті болады. Электродтан бөлініп шыққан масса электролид арқылы өткен зарядқа тәуелді болады. Ал электролит арқылы өткен заряд шамасын: q = I·t анықтауға болады.

Сондықтан электрохимиялық эквивалентті мына формуламен анықтауға болады:

 К = .                               (7)

(6) теңдеуден

А=  .                                    (8)

Ал  шамасы заттың химиялық эквиволент деп аталады.

(8) теңдеуден Фарадейдің екінші заңын шығарып алуға болады.

 К = .                                     (9)

F тұрақты шамасын Фарадей саны деп атайды.

(7) теңдеу мына түрге ауысады

 М = q .                                  (10)

(8) және (9) теңдеулерден

 F = = N_Ae.                                        (11)

Ал электрон заряды төмендегі формуламен анықталады.

 е = .                                     (12)

Жұмыс барысы

• Катод ретінде алынған мыс электродты 5 минут элекр плиткасында кептіріңіз. Одан кейін лабораториялық таразыда оның массасын анықтаңыз. Алған М₁ массасын берілген кестеге енгізіңіз.
• Шыныдан жасалған электролитті ваннаға анод және катод ретінде қолданатын мыс және көміртегі пластиналарын салыңыз. Тұрақты ток көзінің оң қысқышын анодқа, ал теріс қысқышын катодқа суретте көрсетілгендей етіп қосыңыз.
• Ток көзін қосыңыз, сол мезеттен бастап секундомерді іске қосыңыз. Электролит арқылы токты 15-20 минут жіберу қажет.
• Ток көзін және секундомерді өшіріңіз. Катодты электр пешінде 5 минут құрғатып массасын таразы арқылы анықтаңыз. М₁ мен М₂ айырымы электролид арқылы бірлік заряд өткен кезде бөлініп шығатын заттың массасын М береді. Алынған мәліметтерді кестеге толтырыңыз.
• Жоғарыда көрсетілген формулаларды қолдана отырып, электрохимиялық эквиволенті, Фарадей санын және электронның зарядын анықтаңыз. Есептеу барыснда мыс үшін 63,5×10^-3 кг/моль және валенттілігі 2 екендігін ескеріңіз.